基于GIS的耕地儲備指標數據管理技術研究

鐘文平++梁寧++王中元

摘要：為滿足地區耕地占補平衡需要，各地每年都有大量的耕地儲備指標交易。但數據格式的多樣性以及數據更新的快速性，使得耕地儲備指標的流向狀況不能被快速掌握，耕地儲備指標的動態管理工作變得困難，指標使用管理不善導致流失的現象較為普遍。本文以韶關市耕地儲備指標的動態管理為例，通過GIS與數據庫技術對縣（市）級歷年耕地儲備指標進行管理，并優化出一套較為完善的管理流程，實現指標跨縣（市）交易與省（國家）級指標轉讓平臺無縫對接，為其它地區的指標管理提供借鑒經驗。

關鍵字：耕地儲備指標；數據庫；GIS；韶關市

1、引言

隨著我國城市化進程的快速推進，土地儲備作為土地資源集約利用和優化配置的重要手段，已在許多城市開展。科學、有效的管理好土地儲備，提高土地儲備管理的效率、質量和水平[1]是各部門共同需要解決的問題。

以韶關市為例，2007年以來，先后開展了耕地后備資源數據庫建設、利用“園地、山坡地”補充耕地數據庫建設和補充耕地專項規劃數據庫建設等項目，為全市各縣（市、區）儲備了大量的耕地后備資源，并在此基礎上，通過歷年的土地整治項目，驗收了相當數量的耕地儲備指標，為韶關市落實耕地占補平衡提供了堅實的數據基礎。耕地補充方式逐步易地化，耕地儲備指標交易成為實現地區雙保的有效形式[2]。但在歷年耕地儲備指標的管理中，新增耕地指標市場化運作不規范， 資金使用效率不高[3]，又由于各種因素的影響，使得耕地儲備指標仍停留在簡單的臺賬管理模式，未能將耕地儲備地塊上圖建庫，并普遍存在著“散、混、亂”現象，不利于管理部門實時掌握指標現狀，不利于為職能部門提供良好的輔助決策。

根據國土資源部信息化“十二五”規劃及結合當前國土資源信息化建設需要，為及時掌握并實現動態管理及實時更新耕地儲備指標，實現國土資源“一張圖”管理，十分迫切且必須開展耕地儲備指標庫建設工作。

2、數據庫框架設計

隨著GIS技術的迅速發展，基于GIS的土地儲備管理技術也在日趨成熟，通過GIS技術，可以向公眾提供在線土地信息服務[4]，并且為各地土地利用規劃和經濟發展提供支持，采用GIS技術管理耕地儲備指標管理是社會發展的大趨勢。本文采用分層方式管理各項基礎數據與專題數據，通過GIS軟件分層建立基礎圖層及指標圖層，框架結構如圖1所示。

2.1 基礎圖層數據庫體結構

基礎圖層數據由土地利用現狀數據中轉換而來，庫體結構沿用原數據庫中的標準，不需再另行設計，基礎圖層數據庫體結構如表1所示。

2.2 指標圖層數據庫體結構

根據項目性質及日常管理需求，分別以指標所屬項目、指標所屬圖斑兩大要素分別設計專題圖層庫體，庫體結構分別如下。

2.2.1 指標項目庫體結構

指標項目屬性由項目標識碼、行政區代碼、項目編號等字段構成，如表2所示。

2.2.2 指標圖斑庫體結構

指標圖班屬性由標識碼、縣名稱、座落單位代碼、圖幅號、地類編碼、地類名稱、圖斑面積等字段要素構成，如表3所示。

3、耕地儲備指標數據建庫

3.1 資料收集

根據該項目實施方案及要求，需要對以下數據資料進行收集：耕地儲備指標臺賬；耕地儲備地塊坐標文件；補充耕地驗收文件；土地調查年度變更調查成果；農用地分等定級數據庫；地名地址數據庫；最新遙感影像成果。

3.2 數據分析整理

數據以分類方式存放，由于各年度的數據管理方式不盡相同，故需要按照規定的標準進行數據整理，統一數據存放的名稱。在收集的數據中，指標臺賬和地塊坐標文件是本次數據庫建設的核心，需要對此部分數據進行初步分析審核。首先是指標臺賬的邏輯檢查，查找并整理不符合邏輯關系的數據；其次是各種原始坐標文件轉換后的拓撲關系檢查，對圖形變形及拓撲錯誤問題進行糾正，以確保建庫圖形的準確性。

3.3 數據標準化入庫

由于指標數據格式存在多源情況，需要將格式不一的矢量數據通過專業軟件統一轉換成標準格式。

3.3.1 數據轉換

（1）CAD格式文件轉換

原有CAD格式數據主要是存在北京54、西安80及部分地區獨立坐標系，需要將各數據統一轉換成西安80坐標系（帶號），并將原始數據的拓撲結構重建，確保地塊圖形不變形。

（2）TXT格式文件轉換

坐標文件轉換成矢量數據使用的是廣州阿爾法公司的坐標文件轉換工具，坐標文件生成的矢量數據為shape格式，如圖2所示。

坐標矢量數據生成后，檢查圖斑文件是否正確，包括坐標系統、圖形形狀、圖形面積等。

3.3.2 數據修復

當數據經過轉換后經常會出現圖形變形的情況（如圖3所示）以及計算機面積為負值的問題（如圖4所示）。

圖形變形的原因是坐標文件格式有錯，需要人工按照正確的坐標格式修正坐標文件。出現計算機面積為負值的原因是圖形存在自身的拓撲錯誤，需要進行拓撲檢查和修復。利用ArcGIS等專業軟件對單文件進行拓撲檢查，使用“Check Geometry”檢查發現錯誤，再通過“Repair Geometry”進行修復，修復后查看圖形是否因修復發生變形，如發生變形應及時修正，具體的修正方法依實際情況可用“新建”、“分割”、“擦除”等方式處理，修復結果如圖5所示。

3.4 數據處理

從空間數據分層看，行政區、行政界線、道路、水系、地名地址、地類圖斑、地類界線是成果數據，通過導入數據的方式進行入庫。本指標庫的建設，主要是指標項目層和指標圖斑層的建設。指標項目層是以項目為單位的數據儲存圖層，相對應的是指標報表；指標圖斑層是以圖斑為單位的數據儲存圖層，相對應的是坐標文件。兩者的聯系是項目編號，地塊圖斑組成指標項目。endprint

3.4.1 搭建數據結構

在ArcCatalog中新建NewPersonalGeodatabase，容差設置為0.0001，分別建立基礎圖層和指標圖層數據集。基礎圖層用于存放已有的成果數據，指標圖層用于存儲指標數據，在基礎數據層中導入相關數據成果，在指標圖層中建立ZBTB和ZBXM，根據數據結構建立屬性字段。

3.4.2 屬性批量賦予

根據指標報表在EXCEL中填好屬性結構中各字段數據，將原整理好的表格屬性批量轉換，形成ZBTB和ZBXM屬性表，結果如圖6所示。

3.4.3 指標圖形處理

根據年份合并各項目圖斑，根據指標報表并賦予年份信息及項目編號，年份字段與項目編號字段需與標準結構一致。處理完各年份數據后，將各年份數據合并成縣（區）圖斑數據。

將同項目編號的圖斑進行融合，形成項目數據。將生成的指標圖斑數據和指標項目數據中的全部圖斑分別復制ZBTB和ZBXM中，然后根據關鍵字段“項目編號”掛接已處理好的ZBTB和ZBXM屬性表，將圖形與屬性的一一對應進行掛接，結果如圖7所示。

4、數據庫質量檢查

4.1 初步檢查

整體對數據庫進行檢查，主要檢查數學基礎是否正確、要素分層是否齊全、屬性結構是否正確、是否存在不合理拓撲錯誤、成果資料是否齊全等。

4.2 詳細檢查

（1）變形檢查：對圖斑進行形狀檢查，檢查圖斑是否存在變形。檢查的依據是原始坐標文件轉換的圖斑；檢查的方式是逐圖斑人工檢查。

（2）屬性檢查：對屬性中的各個數據進行檢查，檢查所填數據是否與收集資料一致。

（3）邏輯檢查：對各屬性間的數據進行邏輯檢查，主要的邏輯檢查有：指標量=使用量+剩余量+剔除量；使用量=本縣使用+市內流轉+市外流轉；圖斑面積=主要地類面積1+主要地類面積2+主要地類面積3+其它地類面積；項目計算機面積等于圖斑計算機面積之和等。

5、結論

本文以廣東省韶關市為例，對縣級耕地儲備指標進行了清理并初步建成了耕地儲備指標數據庫，初步實現了耕地儲備指標由臺賬管理向信息化管理的跨越。由于該項工作在廣東省乃至全國尚無成熟的經驗可借鑒，本次數據庫建設更多的是從方便日常管理的方向去考慮整體庫體的搭建，后期將根據日常管理上其它要求，對本底庫進行更新維護。

參考文獻

[1] 吳原華， 劉立東. 基于 GIS 技術的土地儲備管理信息系統開發與應用[J]. 測繪與空間地理信息， 2008， 31（5）： 15-18.

[2] 賴雪梅， 李瓊， 周裕豐. 耕地儲備指標交易制度的經濟學分析[J]. 當代經濟， 2014 （8）： 16-17.

[3] 李明秋， 張艷艷. 耕地占補平衡制度的理性思考[J]. 安徽農業科學， 2007， 35（34）： 1118-1118.

[4] 劉排九， 胡寶清， 蘇艷麗. 基于 GIS 耕地資源管理信息系統的設計和實現[J]. 地理空間信息， 2007， 5（2）： 56-58.

[5] Roberts C M， Branch G， Bustamante R H， et al. Application of ecological criteria in selecting marine reserves and developing reserve networks[J]. Ecological applications， 2003， 13（sp1）： 215-228.

[6] Barreca G， Bonforte A， Neri M. A pilot GIS database of active faults of Mt. Etna （Sicily）： A tool for integrated hazard evaluation[J]. Journal of volcanology and geothermal research， 2013， 251： 170-186.

[7] Aronoff S. Geographic information systems： a management perspective[J]. 1989.

[8] Al-Kandari A， Alhouli M. Fuzzy Object Relational Database Management System （FORDBMS） is appropriate approach for Real-Estate （GIS） business[C]//Digital Information and Communication Technology and it's Applications （DICTAP）， 2014 Fourth International Conference on. IEEE， 2014： 114-117.

[9] 華元春. 關于耕地數量與質量平衡的思考[J]. 國土資源科技管理， 2006， 23（2）： 1-4.

[10] 黃德霖， 曾文. 解決耕地總量動態平衡問題的再思考——以廣東省為例[J]. 資源與人居環境， 2008 （16）： 34-36.

[11] 周璞， 董潔， 羅小利. 完善我國耕地儲備指標交易制度的建議——廣東省耕地儲備指標交易制度的思考與啟示[J]. 中國國土資源經濟， 2013， 26（6）： 39-42.endprint